抓斗挖泥船考察报告

抓斗挖泥船（挖泥机部分）考察报告

2011年2月14日至2月19日公司抓斗挖泥船项目小组会同武汉理工大学物流工程学院、武汉港迪电气集团对中交烟台环保疏浚有限船舶分公司、中交广州航道局有限公司、长江重庆航道工程局所使用的津航浚407、“金雄”号、“长鹰50”等抓斗挖泥船（挖泥机部分）的结构形式、驱动控制方式等进行了联合考察。

一、考察组人员组成：

周骏 中交天和机械设备制造有限公司副总经理

卓黎清 中交天和机械设备制造有限公司付总工程师、制造部经理 陈铭 中交天和机械设备制造有限公司调试部付经理 卢阿明 中交天和机械设备制造有限公司技术部主任工程师 肖汉斌 武汉理工大学物流工程学院院长

徐长生 武汉理工大学物流工程学院港机系教授、博导 刘志平 武汉理工大学物流工程学院港机系主任、副教授 吴洪明 武汉理工大学物流工程学院副教授 龚苏生 武汉理工大学物流工程学院港机系硕士 胡振兴 武汉理工大学物流工程学院港机系硕士 郭普立 武汉港迪电气集团技术中心电气工程师

二、考察情况汇报 1、津航浚407 （1）、考察情况

14日下午考察组一行达到达中交烟台环保疏浚有限公司船舶分公司以后，分公司经理刘海宽、副主任工程师高春强接待了我们。他们向我们介绍了柴油机—液压变矩器驱动的抓斗挖泥船的工作原理及他们公司所购买的SKK生产的津航浚405、406、407所具有的作业功能即深挖、定深挖、破岩等三种工作情况。由于津航浚407是2010年12月到达的旧机，目前尚在整修过程中，作业性能情况

尚不清楚，但据高春强介绍，从他们所使用的405、406的情况看，SKK所生产的抓斗挖泥船（挖泥机部分）总体性能稳定，操作性较好，配备的洋马柴油机在保证12000小时大修的情况下，基本没什么故障，液压变矩器操控系统是SKK的专利产品，通过奥美加控制手柄对升降速度进行控制，可以实现深挖、定深挖、悬停，也可以实现半自动挖泥。通过卷筒上的红外或接近开关的信号接收，可以掌握挖泥机的挖掘深度、抓斗的开口度等，挖泥机的变幅是非工作性结构，挖泥最大负荷量时的臂架角度为520以上，采用液压驱动控制，回转机构也是采用液压驱动控制的，性能良好、可靠。总的来说挖泥机工作性能的好坏与液压变矩器及其电子控制系统的性能密切相关，也与内涨式离合器，外涨式制动器的间隙调整，及压缩空气的压力设定等有一定关系。高主任还就挖泥机上部分零部件的国产化情况跟我们进行了介绍，但他认为从性价比来说，进口抓斗还是优于国产抓斗的。

2月15日上午，考察组一行到停泊在码头边的津航浚407上进行实地考察，大家对各机构的结构形式，具体位置布置及相关零部件的作用进行仔细分析，其主起升机构为柴油机-液力变矩器-减速箱-开式齿轮-内外涨圈-起升卷筒-钢丝绳-抓斗；变幅、旋转均为柴油机-增速箱-油泵-油马达-卷筒（开式齿轮）；（其中变幅机构为非工作性机构，旋转支承为滚轮式支承）；机房内机构布置合理，但由于液压变矩器需冷却水循环冷却及压缩空气作为离合器、制动器的动力源的特点，液压系统的油箱布置等使得机房内布置还是相当紧凑的。挖泥机的臂架为桁架结构，人字架等为工字型及箱型结构。

津航浚407 奥美加控制手柄

内外涨圈 滚轮式支承

液力变矩器

下午，在船舶分公司的会议室内，考察组翻阅了挖泥机的部分资料。并就所看的挖泥机的情况进行了交流，认为采用液压变矩器能使输入、输出轴间的转速比根据控制要求实现无级地变化，这是挖泥机性能好坏的关键，目前4Y—3105以上的变矩器即8—12m3以上的抓斗挖泥船的变矩器还得依靠进口，包括控制电子系统。考察组还就主起升结构的其他驱动方式同高主任进行了探讨，认为柴油机—发电机—电动机也是一种可以考虑的方式。 （2）、考察意见

起升机构采用大功率柴油机驱动液力变矩器通过“控速”、“控矩”的方法，结合内涨式离合器、外涨式制动器的动作实现抓斗的上升、下降及开闭，变幅和旋转机构为液压驱动方式，即由柴油机通过增速箱驱动油泵—油马达驱动的方式。能够实现深挖、定深挖、悬停和碎礁功能，也可实现半自动挖泥。机房内布置相当紧凑，维修作业空间小，结构复杂。大功率柴油机，液力变矩器及电子控制系统依赖进口。由于津航浚407挖泥机是2010年12月到达的旧机，尚在整修，没进行实际的施工操作。

2、金雄 （1）、考察情况

2月16日一早考察组一行赶赴广州，下午15:00左右在南海新垦宾馆会议室，中交广州航道局有限公司船机物资部的刘少群总工、刘建高级工程师和“金雄”轮的船长、轮机长、大副、大管等同我们进行了交流。“金雄”是AI工业株式会社制造的，它的工作原理和机构布置同SKK制造的津航浚407是完全一致的，但它的抓斗容积30m3比津航浚25 m3的要大，是国内最大的由液力变矩器驱动的抓斗挖泥船。广航刘总介绍挖泥船造好后，在调试过程中出现了一些问题，液压变矩器“控速”、“控矩”无法很好实现，液力变矩器内的摩擦片也烧损了二次，后经查是液力变矩器内的动力油缸故障造成的，目前问题已基本解决。现在公司正在对电子控制系统进行升级改造以提高定深挖及平挖控制的精度，做成一个可视、可控、可测的系统。

“金雄”轮船长介绍说挖泥船的操纵系统正在不断调整提高；挖泥时达到40m3时起升困难；臂架中下部结构有开裂情况；开闭机构的制动带也断了几次。 “金雄”轮轮机长提出30m3斗架没适应最大起重量位置；到位置终点时，减速装置不能自动减速，造成冲击较大；整体操控性能按时间、压力来设定控制精度难以保证；液力变矩器有自动档、手动档，但手动档不稳定；满负荷时悬停不稳。

“金雄”轮大副介绍说30m3挖泥船的基本功能均已具备，但有时性能不稳定；系统控制信号有时错乱；竣工图与实际有部分不符。

“金雄”轮大管则说主机、液压系统性能稳定，没出现过什么问题，但空气控制系统容量不够，压力波动大；开斗冲击声、刹车噪音也很大；空气控制阀位置布置也不尽合理。

2月17日上午考察组上“金雄”轮实地考察，从总体布置，元器件造型看都是不错的，柴油机是洋马的，机构布置同SKK类似，也是比较合理，但相对比较紧凑。挖泥船进行了挖泥作业，挖泥超载情况的概率很大，机房内噪音很大，从实际操作的情况看，由于广航对控制系统作了技术升级，总体情况较好，一些基本功能都能实现。但还存在抓斗下降至终点时和抓斗打开时冲击力过大的情况，机房内噪音也很大。

金雄 制动钢带

液压油泵 卷筒

大功率柴油机 （2）、考察意见

起升机构采用大功率柴油机驱动液力变矩器通过“控速”、“控矩”的方法，结合内涨式离合器、外涨式制动器的动作实现抓斗的上升、下降及开闭，变幅和旋转机构为液压驱动方式，即由柴油机通过增速箱驱动油泵—油马达驱动的方式。能够实现深挖、定深挖、悬停和碎礁功能，也可实现半自动挖泥。机房内布置相当紧凑，维修作业空间小，结构复杂。大功率柴油机，液力变矩器及

电动机-减速箱，（3）柴油机-液压泵-液压马达-减速箱三种驱动方式可供选择。主起升机构驱动方式的确定关系到整机的结构布置、控制方式和工作的性能。在大负荷的抓斗式挖泥机上，采用柴油机-液力变矩器-减速箱方式，关键技术被国外垄断，且可能单个液力变矩器驱动的最大斗容在30m3；采用柴油机-发电机-电动机-减速箱方式，机构布置简洁，操控稳定，故障便于检测排除，可靠性高，但抗过载能力较液力变矩器的要差；采用柴油机-液压泵-液压马达-减速箱方式，则大排量的液压泵、液压马达及控制阀组也需进口，进口周期长且系统维护管理要求高，使用寿命短，造价昂贵，在实际操作中由于外载变化大，液压马达抗冲击能力差，容易损坏。但大负荷的抓斗式挖泥机，我们认为技术最成熟、最有把握、造价最低的方案是采用柴油机发电机组供电，变频电机驱动，PLC变频调速控制的方式。

2、主要技术参数的确定

方案（1）30m3抓斗式挖泥机 方案(2)50m3抓斗式挖泥机 作业工况>-100C，风速≤16m/s 作业工况>-100C，风速≤16m/s

最大负荷130T（抓斗30m3/90T）的挖泥机， 最大负荷200T（抓斗50m3/110T）的挖泥机

起升速度60米/分 起升速度55米/分 下降速度70米/分 下降速度65米/分 回转速度0-1.0rpm 回转速度0-1.0rpm 挖深75米 挖深75米 臂长30米 臂长30米 工作角度 550-700 工作角度 550-700

从300-800的变幅时间约为3分 从300-800的变幅时间约为3分

3、设计研发时间安排

如采用柴油机发电机组供电，变频电机驱动，PLC变频调速控制的方式，按以上方案（1）、方案(2)所确定的技术参数进行设计，则方案设计预计需20~30天；技术设计需2个月；施工设计需3个月。采用柴油机-发电机-电动机-减速箱驱动方式是所有驱动方式中时间最短，技术最成熟、最有把握的一个方案。

采用柴油机-发电机-电动机-减速箱驱动方式发电机组可以采用二台小功率发电机并网的方式，可以大幅降低造价，国内也有很多成熟的产品；大功率的交流变频电机、变频器、PLC等可以采用 “天津西门子公司”的产品；其他的机构、结构的加工、制造都可在国内解决，采用进口抓斗。按所确定的方案，30m3抓斗挖泥机部分的造价预计在3800万元，研发设计费600万元，则总投资在4400万元以下；50m3抓斗挖泥机部分的造价预计在4200万元，研发设计费800万元，则总投资在5000万元以下。

中交天和抓斗挖泥船项目小组

2011-2-27

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ajb.html